一种具有多规格精密雕刻的智能雕刻机的制作方法

[0001]
本实用新型涉及雕刻机，更具体地说，它涉及一种具有多规格精密雕刻的智能雕刻机。


背景技术：

[0002]
机械臂是指高精度，多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统。因其独特的操作灵活性, 已在工业装配、工业加工、安全防爆等领域得到广泛应用。机器人系统是由视觉传感器、机械臂系统及主控计算机组成，其中机械臂系统又包括模块化机械臂和机械手两部分。
[0003]
机械臂是一个复杂系统, 存在着参数摄动、外界干扰及未建模动态等不确定性。因而机械臂的建模模型也存在着不确定性，对于不同的任务, 需要规划机械臂关节空间的运动轨迹，从而级联构成末端位姿。
[0004]
手臂的结构要紧凑小巧，才能做手臂运动轻快、灵活。另外，还要考虑零件在手臂上布置，就是要计算手臂移动零件时的重量对回转、升降、支撑中心的偏重力矩。偏重力矩对手臂运动很不利，偏重力矩过大，会引起手臂的振动，在升降时还会发生一种具有多规格精密雕刻的智能雕刻机沉头现象，还会影响运动的灵活性，严重时手臂与立柱会卡死。所以在设计手臂时要尽量使手臂重心通过回转中心，或离回转中心要尽量接近，以减少偏力矩。对于双臂同时操作的机械手，则应使两臂的布置尽量对称于中心，以达到平衡。
[0005]
机械臂末端在移动时，经历加速减速的过程，由于机械臂不是完全的刚体以，会发生一定的抖动，而机械臂的重心远离回转中心会加剧这一现象。而对于一些精密加工、精密雕刻的使用场景来说，机械臂往往要更换多种刀具、钻头来进行雕刻。对于比较重的钻头型号来说，换上后，机械臂的重心往往前倾。而换上比较轻的钻头组件后，机械臂的重心又比较后倾。在做高速雕刻运动作业时，往往会频繁产生一定程度的沉头、翘头现象，导致雕刻的钻头无法进行准确、精密的雕刻。因此多规格精密雕刻使用场景下，针对于如何合理降低的机械臂末端在作业移动时的抖动幅度，特别对于雕刻这一精密加工的行业，提高雕刻精度是亟待优化的问题。


技术实现要素：

[0006]
针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种具有多规格精密雕刻的智能雕刻机。
[0007]
为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：
[0008]
一种具有多规格精密雕刻的智能雕刻机，包括依次向上相互转动连接的转盘底座、第一转动臂、第二转动臂、机械手，所述雕刻机末端，机械手上夹持安装有用来雕刻的电动钻头，所述第一转动臂的内部沿着长度方向平行开设有重心调节腔，所述重心调节腔内沿长度方向滑动设置有一重心调节块，在重心调节腔靠近上端的位置两相对的侧面开设有安装槽，安装槽内设置有用来卡接所述重心调节块的铁栓块。
[0009]
进一步的，所述重心调节块为铁块，并在其靠近上端的两侧开设有卡接口，在重心调节腔的上端面固定安装有电磁铁ya1，两个安装槽内分别安装有电磁铁ya2和电磁铁ya3，电磁铁ya2和电磁铁ya3上各套有一个复位弹簧；复位弹簧的一端固连在安装槽的里侧内壁上，复位弹簧的另一端朝向安装槽的开口并连接着一个用来与所述卡接口相卡接的所述铁栓块。
[0010]
进一步的，所述铁栓块的下端边缘开设有圆倒角。
[0011]
进一步的，电磁铁ya1耦接在一控制其通断的控制电路中，控制电路包括：
[0012]
金属片一，安装于第一转动臂的侧壁上，用于感应人体是否放置到其表面上；
[0013]
电源电路一，用于提供电源电压；
[0014]
信号检测电路一，耦接于金属片一和电磁铁ya1，用于根据金属片一的感应状态控制电磁铁ya1的通断；
[0015]
状态提醒电路一，耦接于电源电路一，用于检测电源电路一的通断状态。
[0016]
进一步的，电源电路一包括：整流桥ur，包括正极输出端、负极输出端和两个输入端，其两个输入端耦接于交流电源之间，在其正极输出端和负极输出端之间产生直流电压。
[0017]
进一步的，电磁铁ya1的第一端耦接于整流桥ur的正极输出端，信号检测电路一包括：
[0018]
npn三极管q1，其基极串接一电阻r1后耦接于金属片一且串接一电阻r2后耦接于整流桥ur的负极输出端，其集电极串接一电阻r3后耦接于电磁铁ya1的第二端，其发射极耦接于整流桥ur的负极输出端；
[0019]
npn三极管q2，其基极串接一电容c1后耦接于整流桥ur的负极输出端且耦接于npn三极管q1的集电极，其集电极串接一电阻r4后耦接于电磁铁ya1的第二端，其发射极耦接于整流桥ur的负极输出端；
[0020]
单向可控硅bg1，其控制极耦接于npn三极管q2的集电极，其阳极耦接于电磁铁ya1的第二端，其负极耦接于整流桥ur的负极输出端。
[0021]
进一步的，状态提醒电路一包括：一发光二极管l1，其正极串接一电阻r5后耦接于整流桥ur的正极输出端，其负极耦接于整流桥ur的负极输出端。
[0022]
进一步的，电磁铁ya2和电磁铁ya3并联后耦接在一控制其通断的控制电路中，控制电路包括：
[0023]
金属片二，安装于第一转动臂的侧壁上，用于感应人体是否放置到其表面上；
[0024]
电源电路二，用于提供电源电压；
[0025]
信号检测电路二，耦接于金属片二、电磁铁ya2和电磁铁ya3，用于根据金属片二的感应状态控制电磁铁ya2和电磁铁ya3的通断；
[0026]
状态提醒电路二，耦接于电源电路二，用于检测电源电路二的通断状态。
[0027]
进一步的，电源电路二包括：整流桥ur，包括正极输出端、负极输出端和两个输入端，其两个输入端耦接于交流电源之间，在其正极输出端和负极输出端之间产生直流电压。
[0028]
电磁铁ya2和电磁铁ya3的第一端耦接于整流桥ur的正极输出端，信号检测电路二包括：
[0029]
npn三极管q3，其基极串接一电阻r6后耦接于金属片二且串接一电阻r7后耦接于整流桥ur的负极输出端，其集电极串接一电阻r8后耦接于电磁铁ya2和电磁铁ya3的第二
端，其发射极耦接于整流桥ur的负极输出端；
[0030]
npn三极管q4，其基极串接一电容c2后耦接于整流桥ur的负极输出端且耦接于npn三极管q3的集电极，其集电极串接一电阻r9后耦接于电磁铁ya2和电磁铁ya3的第二端，其发射极耦接于整流桥ur的负极输出端；
[0031]
单向可控硅bg2，其控制极耦接于npn三极管q4的集电极，其阳极耦接于电磁铁ya2和电磁铁ya3的第二端，其负极耦接于整流桥ur的负极输出端。
[0032]
进一步，第一转动臂的侧壁上开设有联通着重心调节腔和外侧的条形安装孔，所述条形安装孔内安装有隔离外界的观察窗。
[0033]
与现有技术相比，本实用新型的优点是：通过简单的操作即可实现整体重心的调节，自动化程度高，降低了作业时电动钻头的摆动幅度，提高了雕刻的精确度，减少了误差。尤其是针对重规格的电动钻头和轻规格的电动钻头，通过触摸金属片一、金属片二即可实现，对应的重心调整，以匹配一个整体重心较为靠近中心的分布布局，减小了作业时电动钻头的摆动幅度。
[0034]
本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0035]
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0036]
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
[0037]
图1为本实施例的结构示意图；
[0038]
图2为图1中a部的放大图；
[0039]
图3为实施例中第一转动臂的内部结构示意图；
[0040]
图4为图3中b部的放大图；
[0041]
图5为实施例中金属片一耦接的控制电路的电路图；
[0042]
图6为实施例中金属片二耦接的控制电路的电路图。
[0043]
附图标记：1、转盘底座；2、第一转动臂；3、第二转动臂；4、机械手；5、电动钻头；6、重心调节腔；7、重心调节块；8、卡接口；9、安装槽；10、复位弹簧；11、铁栓块；111、圆倒角；12、金属片一；13、电源电路一；14、信号检测电路一；15、状态提醒电路一；16、金属片二；17、条形安装孔；18、观察窗；19、电源电路二；20、信号检测电路二；21、状态提醒电路二。
具体实施方式
[0044]
下面结合附图和实施例，对本实用新型进行详细描述。
[0045]
机械臂是一个复杂系统, 存在着参数摄动、外界干扰及未建模动态等不确定性。因而机械臂的建模模型也存在着不确定性，对于不同的任务, 需要规划机械臂关节空间的运动轨迹，从而级联构成末端位姿。
[0046]
手臂的结构要紧凑小巧，才能做手臂运动轻快、灵活。另外，还要考虑零件在手臂上布置，就是要计算手臂移动零件时的重量对回转、升降、支撑中心的偏重力矩。偏重力矩
对手臂运动很不利，偏重力矩过大，会引起手臂的振动，在升降时还会发生一种具有多规格精密雕刻的智能雕刻机沉头现象，还会影响运动的灵活性，严重时手臂与立柱会卡死。所以在设计手臂时要尽量使手臂重心通过回转中心，或离回转中心要尽量接近，以减少偏力矩。对于双臂同时操作的机械手，则应使两臂的布置尽量对称于中心，以达到平衡。
[0047]
机械臂末端在移动时，经历加速减速的过程，由于机械臂不是完全的刚体以，会发生一定的抖动，而机械臂的重心远离回转中心会加剧这一现象。而对于一些精密加工、精密雕刻的使用场景来说，机械臂往往要更换多种刀具、钻头来进行雕刻。对于比较重的钻头型号来说，换上后，机械臂的重心往往前倾。而换上比较轻的钻头组件后，机械臂的重心又比较后倾。在做高速雕刻运动作业时，往往会频繁产生一定程度的沉头、翘头现象，导致雕刻的钻头无法进行准确、精密的雕刻。因此多规格精密雕刻使用场景下，针对于如何合理降低的机械臂末端在作业移动时的抖动幅度，特别对于雕刻这一精密加工的行业。本实施例提出了以下实施方案。
[0048]
如图1和图3所示，一种具有多规格精密雕刻的智能雕刻机，包括依次向上相互转动连接的转盘底座1、第一转动臂2、第二转动臂3、机械手4。由转盘底座1、第一转动臂2、第二转动臂3、机械手4组成机械臂的主体部分。所述雕刻机末端，机械手4上夹持安装有用来雕刻的电动钻头5。
[0049]
如图3和图4所示，所述第一转动臂2的内部沿着长度方向平行开设有重心调节腔6。所述重心调节腔6内沿长度方向滑动设置有一重心调节块7。所述重心调节块7与重心调节腔6的内壁相间隙配合。重心调节块7在重心调节腔6内壁的导向下，可以平稳的在重心调节腔6内上下移动。
[0050]
所述重心调节块7为铁块，并在其靠近上端的两侧开设有卡接口8。而在重心调节腔6的上端面固定安装有电磁铁ya1。而在重心调节腔6靠近上端的位置两相对的侧面开设有安装槽9。两个安装槽9内分别安装有电磁铁ya2和电磁铁ya3。电磁铁ya2和电磁铁ya3上各套有一个复位弹簧10；复位弹簧10的一端固连在安装槽9的里侧内壁上，复位弹簧10的另一端朝向安装槽9的开口并连接着一个用来与所述卡接口8相卡接的铁栓块11。当复位弹簧10自由伸展时，铁栓块11朝向安装槽9开口的一端伸出在安装槽9外。当电磁铁ya2和电磁铁ya3通电后，两个安装槽9内的铁栓块11分别被吸引吸附在电磁铁ya2和电磁铁ya3上，铁栓块11收回到安装槽9内。
[0051]
所述铁栓块11的下端边缘开设有圆倒角111，当重心调节块7从下方冲上来的时候，可以轻松的沿圆倒角111将铁栓块11挤回安装槽9，便捷的吸附在电磁铁ya1上而不受阻挡。
[0052]
如图2和图5所示，电磁铁ya1耦接在一控制其通断的控制电路中，控制电路包括：
[0053]
金属片一12，安装于第一转动臂2的侧壁上，用于感应人体是否放置到其表面上；
[0054]
电源电路一13，用于提供电源电压；
[0055]
信号检测电路一14，耦接于金属片一12和电磁铁ya1，用于根据金属片一12的感应状态控制电磁铁ya1的通断；
[0056]
状态提醒电路一15，耦接于电源电路一13，用于检测电源电路一13的通断状态。
[0057]
电源电路一13包括：整流桥ur，包括正极输出端、负极输出端和两个输入端，其两个输入端耦接于交流电源之间，在其正极输出端和负极输出端之间产生直流电压。
[0058]
电磁铁ya1的第一端耦接于整流桥ur的正极输出端，信号检测电路一14包括：
[0059]
npn三极管q1，其基极串接一电阻r1后耦接于金属片一12且串接一电阻r2后耦接于整流桥ur的负极输出端，其集电极串接一电阻r3后耦接于电磁铁ya1的第二端，其发射极耦接于整流桥ur的负极输出端；
[0060]
npn三极管q2，其基极串接一电容c1后耦接于整流桥ur的负极输出端且耦接于npn三极管q1的集电极，其集电极串接一电阻r4后耦接于电磁铁ya1的第二端，其发射极耦接于整流桥ur的负极输出端；
[0061]
单向可控硅bg1，其控制极耦接于npn三极管q2的集电极，其阳极耦接于电磁铁ya1的第二端，其负极耦接于整流桥ur的负极输出端。
[0062]
状态提醒电路一15包括：一发光二极管l1，其正极串接一电阻r5后耦接于整流桥ur的正极输出端，其负极耦接于整流桥ur的负极输出端。
[0063]
第一转动臂2的侧壁上开设有联通着重心调节腔6和外侧的条形安装孔17，所述条形安装孔17内安装有隔离外界的观察窗18。通过观察窗18，操作人员可以观察到重心调节块7在条形安装孔17内的相对位置，方便对机械臂的重心进行更便捷的调节和把握。
[0064]
如图2和图6所示，电磁铁ya2和电磁铁ya3并联后耦接在一控制其通断的控制电路中，控制电路包括：
[0065]
金属片二16，安装于第一转动臂2的侧壁上，用于感应人体是否放置到其表面上；
[0066]
电源电路二19，用于提供电源电压；
[0067]
信号检测电路二20，耦接于金属片二16、电磁铁ya2和电磁铁ya3，用于根据金属片二16的感应状态控制电磁铁ya2和电磁铁ya3的通断；
[0068]
状态提醒电路二21，耦接于电源电路二19，用于检测电源电路二19的通断状态。
[0069]
电源电路二19包括：整流桥ur，包括正极输出端、负极输出端和两个输入端，其两个输入端耦接于交流电源之间，在其正极输出端和负极输出端之间产生直流电压。
[0070]
电磁铁ya2和电磁铁ya3的第一端耦接于整流桥ur的正极输出端，信号检测电路二20包括：
[0071]
npn三极管q3，其基极串接一电阻r6后耦接于金属片二16且串接一电阻r7后耦接于整流桥ur的负极输出端，其集电极串接一电阻r8后耦接于电磁铁ya2和电磁铁ya3的第二端，其发射极耦接于整流桥ur的负极输出端；
[0072]
npn三极管q4，其基极串接一电容c2后耦接于整流桥ur的负极输出端且耦接于npn三极管q3的集电极，其集电极串接一电阻r9后耦接于电磁铁ya2和电磁铁ya3的第二端，其发射极耦接于整流桥ur的负极输出端；
[0073]
单向可控硅bg2，其控制极耦接于npn三极管q4的集电极，其阳极耦接于电磁铁ya2和电磁铁ya3的第二端，其负极耦接于整流桥ur的负极输出端。
[0074]
状态提醒电路二21包括：一发光二极管l2，其正极串接一电阻r10后耦接于整流桥ur的正极输出端，其负极耦接于整流桥ur的负极输出端。
[0075]
本实施例的控制电路的工作原理为：当手指放到金属片一12上后，金属片一12上产生感应电压，并经电阻r1和电阻r2分压后导通npn三极管q1，电容c1经npn三极管q1放电，使npn三极管q2截止，使npn三极管q2的集电极处于高电平，导通单向可控硅bg1，从而导通电磁铁ya1，电磁铁ya1将下方的重心调节块7吸引上来，重心调节块7先将两侧的铁栓块11
挤回安装槽9内，当重心调节块7的上端抵接吸附到电磁铁ya1上后，铁栓块11与卡接口8正好相对齐，两侧的铁栓块11插接在卡接口8内，从而将重心调节块7固定在重心调节腔6的上端；然后，将手指从金属片一12上移开后，npn三极管q1截止，电容c1充电；电容c1充电结束后，npn三极管q2导通，单向可控硅bg1过零截止，电磁铁ya1处于断开状态，但由于铁栓块11与卡接口8的卡接作用，重心调节块7也不会下移，就固定在重心调节腔6的上端。同理，当手指放到金属片二16上后，导通单向可控硅bg2，从而导通电磁铁ya2和电磁铁ya3，将重心调节块7两侧的铁栓块11吸引回安装槽9内吸附着，从而重心调节块7由于重力作用下落回重心调节腔6的底部，达到使机械臂整体重心向内聚拢；紧接着，当手指从金属片二16上移开后，单向可控硅bg2过零截止，电磁铁ya2和电磁铁ya3处于断开状态，铁栓块11重新在复位弹簧10的作用下伸出到安装槽9外，等待下次卡接。
[0076]
由于重心调节块7滑动连接在重心调节腔6内。当机械手4上夹持的电动钻头5型号较小较轻，手指放到金属片二16上，重心调节块7回落到重心调节腔6的底部，即向第一转动臂2靠近转盘底座1中心的底端移动，向内聚拢，使第一转动臂2、第二转动臂3、机械手4组成的机械臂的重心向转盘底座1的中心靠近。而当机械手4上夹持的电动钻头5型号较大较重，手指放到金属片一12上，导通电磁铁ya1吸附重心调节块7，并通过铁栓块11将重心调节块7固定在重心调节腔6的上端，即带动重心调节块7向第一转动臂2远离转盘底座1中心的一端移动，向外移动，与机械手4的重量分布相对转盘底座1更对称，使第一转动臂2、第二转动臂3、机械手4组成的机械臂的重心向转盘底座1的中心靠近。从而达到了，通过控制电路控制电磁铁ya1，吸引重心调节块7沿第一转动臂2的长度方向移动，始终使整体的重心分布更加对称，尽量处于转盘底座1的中心上方。使系统更加稳定，降低机械手4端部的电动钻头5作业时的晃动幅度。使本实施例的智能雕刻机的雕刻精度得到较大提升。通过简单的操作即可实现整体重心的调节，自动化程度高，降低了作业时电动钻头5的摆动幅度，提高了雕刻的精确度，减少了雕刻误差。
[0077]
另外，当电源电路一13运行正常时，电源电路一13导通发光二极管l1，即通过观察发光二极管l1即可监测电源电路一13的通断状态。即了解到电磁铁ya1是否导通。发光二极管l1和金属片一12安装在第一转动臂2的外壁上。
[0078]
当电源电路二19运行正常时，电源电路二19导通发光二极管l2，即通过观察发光二极管l2即可监测电源电路二19的通断状态。即了解到电磁铁ya1是否导通。发光二极管l2和金属片二16安装在第一转动臂2的外壁上。
[0079]
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。